水压爆破技术在长, 大隧道施工中的应用

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1、水压爆破技术在长、大隧道施工中的应用郑志强中铁二十四局福建公司福建福州350013摘要：通过温福铁路青岙隧道水压爆破技术的成功应用，介绍在长、大隧道工程施工中水压爆破的理论原理、施工工艺、爆破性能及经济效益。特别是水压爆破技术在青岙隧道中的创新点--水压爆破缓解了长大隧道因爆破所产生粉尘多，通风困难的压力；加快了开挖进度，有利于提高工效，产生显著的经济效益和采用水压爆破应注意的几个问题。关键词：水压爆破、水袋、炮泥、环保、经济效果近二年来，在客运专线铁路中，长、大隧道的施工显的尤其关键，而采用水压爆破技术，解决了在长、大隧道开挖过程中存在进度慢、洞内环境

2、差、用炸药量大的难题。2004年水压爆破技术被建设部推选为首项科技新项目。本论文通过水压爆破技术在温福铁路青岙隧道长大断面施工的成功应用，进一步完善了水压爆破技术的施工工艺和突破了这项应用技术的经济效果。1、常规隧道爆破与水压爆破不同点及原理：常规隧道掘进爆破的炮眼常采取如图1-1所示的无回填堵塞方法或仅用炸药箱纸壳卷成卷堵塞炮眼口的方法。当图1-1中的药卷一旦被起爆，则在药卷中产生爆轰波，爆轰波一是沿炮眼径向传播，产生了应力波，应力波的强度不受炮眼堵塞与否的影响；二是向炮眼口方向传播，当爆轰波在炮眼无回填堵塞部位传播称为击波，由于这个部位充满了空气，击

3、波部分能量被压缩而损失（损失气体能量45%），击波在炮眼围岩中传播部分称为应力波，所以这部分应力波的强度受无回填堵塞而降低，结果削弱了对围岩的破碎，这是炮眼无回填堵塞存在的问题之一。存在的问题之二，炸药爆炸在炮眼围岩中除产生应力波作用之外，还有爆炸气体膨胀作用，由于无堵塞，膨胀气体很迅速从炮眼口冲出，极大地削弱了膨胀气体进一步破碎岩石的作用。综上分析，以往隧道掘进爆破炮眼无回填堵塞从根本上不能充分利用炸药的能量；目前，隧道掘进爆破还普遍存在采用纸卷在炮眼口堵塞，在高温高压的击波的作用下纸卷变成灰烬，对抑制膨胀气体冲出炮眼可以说无能为力，如同不堵一样。采用

4、水压爆破解决了炮眼无回填堵塞或利用纸卷回填堵塞所存在的问题（如图1-2所示）。所谓水压爆破，就是在每个炮眼内的一定位置按一定比例装放药包和水袋，与常规爆破相比较，水压爆破的钻孔数量，布眼方式，起爆顺序，钻孔深度，周边眼装药量等都与常规爆破相同，不同的仅仅是增加了一些水袋，然后用专用设备加工成的“炮泥”回填。由于炮眼中有水，在水中传播的击波对水不可压缩，爆炸能量无损失地经过水传递到炮眼围岩中，这种无能量损失的应力波十分有利于岩石破碎，此外还会产生“水楔”效应，更利于岩石破碎，水雾作用有利于降尘；由于炮泥的成分（土：砂：水=0.8：0.05：0.15）所决定

5、，炮泥晒后比纯土坚实，密度大，抑制爆炸气体膨胀冲出炮眼口要比纯土堵塞好得多，而且还会大大降低了爆破粉尘对环境的污染，这对长、大断面隧道的开挖尤为重要。总而言之，由于炮眼中有水，并用炮泥回填堵塞，能充分利用炸药能量，大大降低了粉尘对环境的污染，所以水压爆破也被称为“绿色爆破”。2．水压爆破技术在长、大隧道施工中的应用2.1．工程概况：青岙隧道全长6852米，是温福铁路十七个重点控制性工程之一，位于福建霞浦县境内。隧道设计按新奥法施工，二级围岩断面积为118m2，属于大断面积隧道，采用全断面开挖。2.2．水压爆破装药结构程序：水压爆破与常规爆破所不同的仅仅是

6、炮眼装药结构；其他的如：炮眼的分布，炮眼数量、炮眼深度和起爆方法等跟常规爆破是一样的。对于水压爆破，除周边眼外，每个炮眼装药量是：常规爆破每个炮眼装10卷（含10卷）以上的，水压爆破每个炮眼少装2.5卷；常规爆破每个炮眼装10卷以下的，水压爆破每个炮眼少装1.5卷，少装药包的空间用水袋代替。水压爆破操作程序是：根据围岩条件按常规爆破的钻爆设计计算出装药量，再进行药卷调整；水袋、炮泥的装填比例是各炮孔根据扣除药包长度后的剩余空间，现场试验确定。炮眼装药结构是，先往炮眼底部装1个水袋，随之装所需的药卷，往下装1—n个水袋，最后用炮泥回填堵塞到炮眼口。水袋、药

7、卷、水袋、炮泥要挨得紧密，适当捣固。对于周边眼的装药，在收集常规光面爆破Ⅱ、III级围岩通常周边眼间距为40~50cm以内，炮眼个数大概65个左右；抵抗线一般为0.8米—1米的数据条件下，根据光爆炮眼深度和现场实际条件，一般隔孔少装2—3卷药包，水袋和炮泥堵塞跟其它炮孔一样。水压爆破与常规爆破炮眼布置及装药示意图如图2.2-1，图2.2-2：（图2.2-2左图中数字表示药包起爆顺序的时差段位，右图中数字表示每个炮孔安装药包的数量）2.3、炮孔技术参数的选定：炮孔打眼深度一般为4m-4.5m，最小抵抗线0.8m-1m，周边眼间距40~50cm，中间炮孔间距

8、1.2m，采用椭圆形布眼，眼深大于3m时外插角的斜度为5%~3%，外插角的方向应